浅析工程用消防水泵运行中三个流量点的重要性

引言
      火灾的危害人尽皆知，近年来我国对消防规范不断完善、补充与修订，于 2014年1月19日发行规范GB50974- 2014《消防给水及消火栓系统技术规范》，并在 2014年10月1日开始正式实施，目的是不断提升我国消防系统及设备的可靠性。
      在消防系统中，消防供水设备至关重要，消防供水设备中最重要的是消防水泵。消防泵性能的可靠性将直接影响消防系统是否能在紧急情况下发挥作用，进而影响人民生命财产的安全。基于消防泵的重要性，在工程设计、选用、调试、验收等环节都应严格按照相关标准执行，本文重点讨论消防泵零流量点、额定流量点、1.5倍额定流量点在实际应用中的重要性。
 
1国际消防系统及设备设计现行标准
 
西方发达国家如美国、加拿大、英国、澳大利亚、新西兰等均在有关性能规范化和相关研究及评估的基础上编制消防规范体系。成立于1896年的美国国家防火协会NFPA20制定的标准在国际上技术权威、应用广泛，被世界很多国家采用，成为当今国外最为主流的消防标准，NFPA20标准也是中国制订消防规范重要的参考文献。NFPA20标准（7.1.2.1.）对泵性能要求中最重要的一点就是消防泵应可以在额定流量150%的工况下运行，而此时的扬程不能低于额定扬程的65%，且泵的关死点扬程不能髙于额定扬程的 140%。
 
2我国消防泵设计、调试、验收现行国家标准
 
消防泵标准GB6245-2006是2006年编制的消防泵产品标准，其中6.4.2是强制性执行条文，它对工程用消防泵性能提出明确的要求。6.4.2.1工况1：在吸深1 ｍ时，应满足额定流量和额定压力的要求，同时工作压力不应超过额定压力的1.05倍；6.4.12工况2：在吸深1ｍ时，流量为工作压力不应小于0.65Ｐｎ；6.4.2.3工况3：最大工作压力（泵在零流量时出口压力）不得超过1.4Ｐｎ。在流量为0~1.5Qn范围内，最大轴功率不超过额定功率的1.05倍［1］。以上技术要求用图示表示，如图1所示。

 
规范《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974- 2014对消防泵设计、调试及验收做了明确规定：
5.1.6-1消防水泵的性能应满足消防给水系统所需流量和压力的要求；
5.1.6-2消防水栗所配驱动器的功率应满足所选水泵流量-扬程性能曲线上任何一点运行所需功率的要求；
5.1.6-3当采用电动机驱动的消防水泵时，应选择电动机干式安装的消防水泵；
5.1.6-4流量-扬程性能曲线应为无轮峰、无拐点的光滑曲线，零流量时的压力不应大于设计工作压力的140%，且宜大于设计工作压力的 120% ；
5.1.6-5当出流量为设计流量的150%时，其出口压力不应低于设计工作压力的65%。
13.1.4-1以自动直接启动或手动直接启动消防水泵时，消防水泵应在55s内投人正常运行，且应无不良噪声和振动；
13.1.4-2以备用电源切换方式或备用泵切换启动消防水栗时，消防水栗应分别在1 min或2 min内投入正常运行；
13.1.4-3消防水泵安装后应进行现场性能测试，其性能应与生产厂商提供的数据相符，并应满足消防给水设计流量和压力的要求；
13.1.4-4消防水杲零流量时的压力不应超过设计工作压力的140%；当出流量为设计工作流量的150%时，其出口压力不应低于设计工作压力的 65%.
检查数量：全数检查。
检查方法：用秒表检查［2］。
满足上述要求的消防泵才是符合国家标准的消防泵
 
3消防泵在消防系统设计和应用过程中的不足
 
目前，消防泵在消防系统的设计和应用过程中，存在以下几点不足：
（1）泵的制造厂家很少专门针对消防泵的特殊要求进行研究开发，市场上被冠以“消防泵”名称的泵，也仅仅是厂家将性能比较好的几种类型的普通流程泵用作消防泵而已，而普通离心栗在设计时大流量点一般设计在1.2 ~1.3倍设计流量点，无法满足规范要求的消防水泵需工作到设计工作流量的150%，那么这些所谓的消防泵远非按照GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》中对消防杲要求研发制造的消防泵。
（2）在选用消防泵时，给排水设计人员一般根据消防系统要求的流量、扬程，参照消防泵制造厂产品样本选择，而在实施过程中，选择的消防泵是否适合于特定消防场所却因消防泵不可能经常使用而无法得到验证。
（3）消防泵安装后应进行现场性能测试，但很多情况下消防泵测试管路的设计或安装存在不规范，已安装的消防泵无法在现场测试水泵三个流量点的参数。
 
4消防泵的技术特点分析
 
4.1消防泵性能曲线分析
根据规范GB 50974 -2014《消防给水及消火栓系统技术规范》中5.1.6-4、5.1.6-5绘制出泵的流量-扬程-轴功率曲线（详见图2）。消防水泵运行可能在水泵性能曲线的任何一点，由于火灾现场用水量时大时小，因此消防泵必须既可在大流量下稳定运行，又可在小流量下稳定运行。这实际上就是要求消防泵的扬程-流量性能曲线在大流量下扬程不会有较大的下降，由于火灾现场实际情况非常复杂，消防水泵的安全等级高，不能仅仅按我们常规离心泵的大流量点设计思路来设计，所以规范提出当“出流量为设计流量的150%时，其出口压力不应低于设计工作压力的65% ”，这样能确保泵在偏大流量点时正常使用，以免影响灭火效果；消防水栗零流量时的压力不应超过额定设计压力的140%，是防止系统在小流Ｍ运行时压力过髙，压力过高则必须使用耐压更高的软管和管道附件，从而使系统管网投资增加。
假定设计工况（Q、H)位于离心消防泵效率曲线的最高点，当水泵流量达到设计流量的150%时，此时流Ｍ和扬程的乘积则是1.5Qｘ0.65H＝0.975QH。换句话说，当水泵流量达到设计流量的1.5倍时，水泵的效率与设计工况近似相等，从而侧面证明了规范对消防泵流量、扬程要求的合理性。
同样假定如果消防泵不满足规范中关于消防泵150%的设计流Ｍ下性能的相关规定时，现场就会出现以下危害：
（1）火灾发生时，当需要消防泵往偏大流量工作时，就会出现无法工作到需要的大流Ｍ点或者即使工作到大流量点也会出现超电流无法工作的Ｍ况，这样一旦泵停止运行，整个消防系统就会瘫痪
（2）消防泵工作到150%额定流量时，出口压力若低于设计工作压力的65%，过低的压力可能无法满足现场灭火需要。
4.2消防泵适应性要求
火灾发生时情况瞬息万变，不能有片刻的耽误，所以对消防泵适应性有以下要求：①遇到火情，消防泵能及时启动；②当用水量在零流量至1.5倍额定流量范围内，消防泵都可以正常运行。陡增甚至超过消防泵正常工作范围日寸，也可以通过适当调整达到规范要求。消防泵性能可靠性是消防泵特点中最为重要的一点。5结语1）现行标准中增加了水泵流量和压力检测要求（GB5094- 2014中5.1.11），建议设计院在设计时需要增加水泵流：和压力的检测装置与管路，满足消防泵安装后现场性能的测试要求。2）建议消防验收时按规范测试消防水泵零流量点、额定流量点、1.5倍额定流Ｍ点时性能，合格才能通过消防验收，从而确保消防系统的安全可靠性，保障人民的生命安全。